王瑞卓 徐芳 楊集友
摘 要:本文以S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼不同返修次數(shù)的焊接接頭為研究對(duì)象,通過不同的試驗(yàn)方法,測(cè)試其全熔透對(duì)接接頭的組織性能。主要對(duì)S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼對(duì)接接頭的拉伸性能、彎曲性能、沖擊性能、硬度等方面進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭多次返修之后,接頭的拉伸性能優(yōu)于母材,折彎性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,沖擊功最低值79J(-40℃)高于標(biāo)準(zhǔn)要求,硬度值也較合理。
關(guān)鍵詞:S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼;返修焊接;組織性能
中圖分類號(hào):TG455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
0.前言
S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼具有較高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度、焊接性能良好、耐腐蝕優(yōu)良等特性,廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的焊接。構(gòu)架是軌道車輛轉(zhuǎn)向架上最重要的部件之一,它不僅直接承載來(lái)自車體的重量,同時(shí)保證了車輛在直線和曲線上順利運(yùn)行。由此可以見,構(gòu)架結(jié)構(gòu)的焊接要求是十分嚴(yán)格的。構(gòu)架實(shí)際生產(chǎn)時(shí),在特殊情況下S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼不能一次焊接合格,考慮原材料成本的因素,會(huì)采取返修焊接的方法進(jìn)行調(diào)修,保證構(gòu)架符合使用要求。
1.試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料為S355J2W+N 改良型耐候結(jié)構(gòu)鋼,化學(xué)成分見表1。試驗(yàn)焊絲為BOEHLER NiCu 1-IG【EN 440 G42 4 M(C)G0】,直徑φ1.2。
2.試驗(yàn)方法及內(nèi)容
試驗(yàn)采用MAG 焊,混合氣體為Ar:CO2=82:18,焊接參數(shù)為:電流250A~270A,電壓26V~31V,速度1.8 mm/s ~2.9mm/s,進(jìn)行3道焊接。試驗(yàn)用焊接試板尺寸為16mm×150mm×600mm,焊接采用全熔透對(duì)接焊。
焊后進(jìn)行去應(yīng)力退火處理,熱處理曲線如圖1所示。
按照試驗(yàn)方法及焊接工藝參數(shù)制備4個(gè)試樣,分別編號(hào)為A0、A2、A4、A6。取A2試樣,進(jìn)行2次返修焊接,取A4 試樣,進(jìn)行4次返修焊接。取A6 試樣,進(jìn)行6次返修焊接。按照表2所示,對(duì)上述試樣進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。返修時(shí)按圖2所示對(duì)“模擬缺陷”進(jìn)行清除。
3.試驗(yàn)結(jié)果分析
3.1 拉伸性能
通過對(duì)圖3拉伸性能的比較可以發(fā)現(xiàn),拉伸試樣抗拉強(qiáng)度最小為495MPa,明顯高于母材抗拉強(qiáng)度下限470MPa,試驗(yàn)均斷裂于母材處,并且試驗(yàn)的抗拉強(qiáng)度隨返修次數(shù)的增加呈升高趨勢(shì),焊接接頭強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.2彎曲性能
通過彎曲試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),返修6次的試樣在試驗(yàn)中出現(xiàn)微小裂紋,長(zhǎng)度均不大于3mm,并且裂紋出現(xiàn)的位置基本都在熔合線處,通過金相顯微組織分析可以知道,裂紋是由于焊縫區(qū)域出現(xiàn)未熔合導(dǎo)致的缺陷,符合試驗(yàn)要求。
3.3 沖擊性能
通過沖擊試驗(yàn)結(jié)果可以明顯的看出,熱影響區(qū)的沖擊功大于試樣焊縫區(qū)域的沖擊功,不同的試樣焊縫的沖擊功變化的差異性很小,趨勢(shì)性和規(guī)律性不強(qiáng),變化的離散性較大,但是隨著返修次數(shù)的增多熱影響區(qū)的沖擊功呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。返修次數(shù)最多的A6編號(hào)試樣與其他試樣相比呈現(xiàn)出比較明顯的下降,于焊縫區(qū)域出現(xiàn)了沖擊功最低值79J,熱影響區(qū)的沖擊功也出現(xiàn)最低值123J,即使沖擊功出現(xiàn)降低的趨勢(shì),但仍高于S355J2W+N 材料-40℃沖擊功的最低值27J。
3.4 硬度性能
通過對(duì)圖4硬度性能分析可以發(fā)現(xiàn),不同試樣的焊接接頭硬度都滿足常規(guī)的分布規(guī)律,即馬鞍形分布,不同試樣的硬度試驗(yàn)結(jié)果沒有明顯的變化趨勢(shì)性,但是熱影響區(qū)出現(xiàn)了硬度的最大值約為225HV,仍然符合標(biāo)準(zhǔn)小于320HV的要求。
結(jié)論
通過分析得出以下結(jié)論:
(1)母材為拉伸試驗(yàn)中試樣的均斷敏感區(qū),試樣接頭的拉伸性能滿足結(jié)構(gòu)的性能要求,同時(shí)在一定的返修次數(shù)范圍內(nèi)增加返修次數(shù)會(huì)促使焊接接頭拉伸性能的提升。
(2)返修次數(shù)增加會(huì)影響試樣的彎曲性能,在彎曲試驗(yàn)中存在出現(xiàn)微裂紋的傾向。
(3)焊縫區(qū)域沖擊功對(duì)返修次數(shù)并不敏感,但是由于多次返修焊接熱影響區(qū)的沖擊性能會(huì)出現(xiàn)降低的現(xiàn)象。
(4)試樣焊接接頭硬度為常見的“馬鞍形分布”規(guī)律,熱影響區(qū)出現(xiàn)了最大硬度225HV,不同試樣之間的硬度趨勢(shì)性較小。
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